Bộ chuyển đổi điện DC/AC Inverter.

Chúng ta biết có nhiều thiết bị điện chỉ hoạt động với nguồn điện AC, dạng Sin, ở mức volt công nghiệp 110V hay 220V, tần số 50Hz. Tuy nhiên không phải ở đâu chúng ta cũng có nguồn điện dạng này để sử dụng, do đó khi gặp trường hợp không có nguồn điện AC như ý, chúng ta có thể dùng nguồn điện ắc-qui 12V hay 24V DC và dùng mạch đảo điện (DC/AC Inverter) để chuyển đổi dạng nguồn từ 12V DC ra mức áp AC 110V, tần số 50Hz. Loại đề tài này có rất nhiều trên mạng, sau rất nhiều lần tìm kiếm và tham khảo tôi ghi nhận mạch điện sau đây có tính khả thi cao và đã được nhiều Bạn làm thực hành, kiểm chứng, ở đây tôi viết lại và mong nó có ích với Bạn.

Bạn có thể tham khảo thêm ở địa chỉ trang Web:

http://www.piclist.com/images/www/hobby_elec/e_ckt30.htm

Phần trình bày sẽ theo bố cục như sau:

    * Trình bày sơ đồ mạch điện và giải thích khái quát nguyên lý vận hành.

    * Trình bày cách bố trí và hàn nối các linh kiện trên board mạch in lỗ.

    * Giải thích hoạt động từng khối.

    * Tìm hiểu nguyên lý hoạt động của từng dạng linh kiện có dùng trong sơ đồ mạch điện.

    * Giải thích thêm hoạt động của linh kiện bán dẫn transistor MOSFET.

    * Ghi nhận riêng của người soạn.

 Hình 1: Sơ đồ mạch đổi điện DC (12V) ra điện AC (110V).

Trong mạch dùng 2 tầng đảo trong IC 4069 để tạo ra tín hiệu có dạng xung vuông, tín hiệu này qua sự khuếch đại của một tầng đảo, cho kích vào chân B của transistor TR1 và lại qua một tầng đảo khác (cũng lấy trong IC 4069) cho kích vào chân B của TR2, như vậy sẽ tạo ra được hai tín hiệu có tính đảo pha cho tác động vào tầng cầu kéo đẩy. Nghĩa là khi TR1 dẫn điện thì TR2 sẽ phải ngưng dẫn và ngược lại. Tín hiệu lấy ra trên chân C của hai transistor TR1 và TR2 cho tác động vào cầu kéo đẩy với 4 transistor đóng mở nhanh dạng MOSFET, một bên là transistor MOSFET hỗ bổ TR3, TR4 và một bên khác là với TR5, TR6. Dòng điện kéo đẩy sẽ luôn cho đổi chiều qua cuộn sơ cấp trong biến áp T1, cuộn sơ cấp quấn ít vòng với dây đồng to, làm việc với cường độ dòng điện lớn,  đây là một biến áp xung công suất lớn, tần thấp, trên cuộn thứ quấn nhiều vòng hơn cuộn sơ nên cho ra mức áp AC cao, ở đây, người ta tính số vòng quấn để lấy ra mức áp AC 100V và 110V (Dĩ nhiên nếu Bạn muốn lấy ra mức áp 220V, Bạn phải tăng số vòng quấn ở cuộn thứ lên gắp đôi).

Tầng công suất làm việc với mức nguồn lấy trên một ắc-qui 12V DC, ở đây dùng F1 làm cầu chì bảo vệ, phòng khi trong mạch có linh kiện bị chạm làm ngắn mạch, cầu chì sẽ đứt để tránh làm hư nguồn DC. Tụ C4 có tác dụng lọc và người ta dùng IC ổn áp họ 78xx (7805) để có mức nguồn 5V DC có độ ổn định tốt để cấp cho tầng dao động với IC 4069, điều này sẽ giữ cho biên độ tín hiệu và tần số được ổn định. Dùng 2 tụ nhỏ C2 và C3 cho công dụng lọc bỏ các tín hiệu nhiễu tần số cao và giữ cho IC 7805 không bị hiện tượng dao dộng tự kích.

Trong mạch tần số tín hiệu của tầng dao động phụ thuộc vào trị số của R2, biến trở VR1 và tụ C1, ở đây VR1 có tác dụng chỉnh tần. Điện trở R1 dùng để sửa dạng xung, tăng hiễu suất kích thích cho tầng kéo đẩy.

Hình 2: Cách bố trí linh kiện trên mạch in lỗ.

Hình chụp cho Bạn thấy cách gắn các linh kiện vào board mạch in lỗ và cách hàn ráp mạch điện thủ công. Nhìn chung mạch này dùng ít linh kiện nên việc ráp mạch khá đơn giản.

Dĩ nhiên nếu Bạn muốn có bản mạch điện hàn ráp đẹp và nhanh, Bạn cũng có thể tự làm bản mạch in (PCB) dùng cho mạch điện này. Cách tự làm bản mạch in, Bạn xem bài: Bạn tự vẽ mạch in PCB với trình OrCAD. 

Hình 3: Nguyên lý hoạt động của mạch dao động tạo xung, cấp tín hiệu cho tầng kéo đẩy.

Mạch dùng 2 tầng đảo trong IC 4069 ráp thành mạch khuếch đại đảo pha, tín hiệu lấy trên ngả ra cho qua tụ C1 (10uF) và R1 tạo hồi tiếp thuận về ngả vào, và dùng điện trở định thời với R2 (2.2K), biến trở chỉnh tần VR1 (2K) để xác định tần số dao động. Trong mạch này, mạch định tần gồm có tụ C1 và trở R2+VR1, điện trở R1 có tác dụng sửa dạng xung ra làm tăng hiệu quả kích thích ở tầng kéo đẩy.

Tần số của mạch dao động, tính theo hệ thức:      f = 1/(2.2)xC1X(R2+VR1).

Như vậy, khi:

* Chỉnh VR1 = 0, chúng ta tính ra tần số dao động là:        f = 93.9Hz

* Chỉnh VR1 = 2K, chúng ta tính ra tần số dao động là:     f = 49.2Hz

Bạn có thể dùng máy đo tần, đo tần số tín hiệu ở ngả ra và chỉnh nhẹ biến trở VR1 để có tần số điện nhà đèn là 50Hz (hay 60Hz) cho phù hợp với các thiết bị công nghiệp.

 Hình 4: Hạt động của tầng thúc và tầng công suất kéo đẩy.

Tầng thúc dùng transistor loại bipolar quen thuộc: 2SC1815. Tín hiệu cho vào chân B và lấy ra trên chân C, nên nó có tác dụng làm tăng biên độ và đồng thời cho vuông hóa tín hiệu, mạch khuếch đại vào B ra C có tính đảo pha.

Tầng công suất ráp theo dạng cầu kéo đẩy cân bằng với 4 transistor đóng mở nhanh MOSFET loại công suất lớn. Khi tín hiệu vào trên chân cổng (Gate) của TR3, TR4 ở mức áp thấp (Low) thì TR3 dẫn điện và TR4 tắt, khi tín hiệu vào trên chân cổng (Gate) TR5, TR6 ở mức áp cao (high), thì TR6 sẽ dẫn điện và TR5 tắt. Ngược lại, tín hiệu đảo pha cho vào cực cổng làm cho TR4 và TR5 dẫn điện thì lúc này TR3, TR6 tắt. Điều này sẽ luôn tạo ra dòng điện đảo chiều chảy qua cuộn sơ cấp của biến áp xung, ở ngả ra trên cuộn dây thứ cấp sẽ có điện áp volt cao xuất hiện. Mức áp ra tùy thuộc vào số vòng quấn của cuộn thứ cấp. Công suất ra tùy thuộc vào kích thước của biến áp. Với tầng kéo đẩy cân bằng, biên độ tín hiệu ở ngả ra sẽ có tính đối xứng cân bằng tốt.

Hình 5: Mạch nguồn ổn áp 5V. 

Mạch nguồn nuôi 5V dùng IC ổn áp loại 3 chân, họ 78xx. Ở đây dùng IC 7805 nên mức áp cho ra trên chân OUT là 5V có độ ổn định rất tốt. Khi dùng loại IC ổn áp này, bên tải, tức bên ngả ra Bạn phải nhớ dùng tụ điện để dập hiện tượng dao động tự kích trong IC. Hiện tượng tự kích, do tải thiếu tụ, sẽ làm cho mức áp ngả ra dao động tần thấp, lúc lên cao lúc xuống thấp.

Chú ý: Chân giữa của loại IC họ 78xx luôn luôn cho nối masse, chân bên trái là chân IN (nối vào đường nguồn DC có volt cao hơn 5V) và chân bên phải là chân OUT (luôn cho ra 5V có độ ổn định tốt). Nếu vô ý mắc sai hai chân này có thể làm cho IC quá nóng và làm "chết" IC.

Công dụng của IC 7805 là giữ cho điện áp nguồn cấp cho IC 4069 luôn được ổn định, nó không bị thay đổi theo mức áp 12V nhấp nhô theo điều kiện thai đổi của tải, điều này giữ được biên độ và tần số của tín hiệu kích thích được ổn định.

Hình 6: Tìm hiểu chức năng của các linh kiện trong sơ đồ mạch điện.

Trong mạch dùng các linh kiện sau:

1. IC CMOS họ 40xx, 4069.

Trong IC CMOS họ 4069 (hay 4049, 4050), có 6 tầng khuếch đại đảo, Bạn xem hình. Trong IC này Bạn có thể dùng 2 tầng khuếch đại đảo để ráp thành mạch dao động, tần số xung xác định theo mạch định thời RC đặt trên đường hồi tiếp thuận. Với hình mình họa trên, Bạn có thể dùng 1 IC 4069 để ráp thành 3 tầng dao động có tần số khác nhau và qua tầng thúc dùng một transistor cấp dòng cho bóng đèn đặt trên chân C. Lúc này bạn sẽ thấy bóng đèn có những điều chớp đa dạng. 3 diode trong mạch dùng làm mạch OR, lấy xung biên cao để kích dẫn transistor.

Ghi chú: Trong mạch, nếu Bạn phải dùng loại tụ hóa trên đường hồi tiếp, Bạn phải chú ý đến cực tính của tụ và nên dùng loại tụ tantalium có chất lượng cao để ổn định tần số dao động.

2. Transistor bipolar 2SC1815.

2SC1815 là transistor bipolar, tức là loại transistor có 2 mối nối PN (NP-PN), đây là loại transistor công suất nhỏ NPN rất thông dụng. Đặc tính kỹ thuật của nó là:

* Điện áp đánh thủng trên chân CB, với chân E bỏ trống là: VCB0 = 60V.

* Điện áp đánh thủng trên chân CE, với chân B bỏ trống là: VCE0 = 50V.

* Dòng điện chảy ra trên chân C là: Ic = 150mA.

* Chịu công suất đốt nóng trên chân C là: Pc = 400mW.

* Hệ số khuếch đại dòng hFE trong khoảng: 70 đến 700, bình thường là: 220.

* Tần số làm việc là: fT = 80MHz.

* Tụ liên cực ở ngả ra là: Cob = 3.5pF

Chúng ta biết 2SC1815 là transistor NPN, transistor PNP hỗ bổ của nó là 2SA1015, nghĩa là 2 transistor này có các đặc tính kỹ thuật đều giống nhau, chúng chỉ khác là được cấu trúc NPN và PNP.

Trong hình minh họa trên, cho thấy cách dùng một transistor 2SC1815 với mạch cho chậm nối loa vào máy tăng âm. Mạch R và C trên chân B dùng làm mạch mở điện trể. Nguyên lý của mạch trể như sau:

Khi mạch vừa được cấp nguồn, tụ C1 (1000uF) khởi đầu nạp điện từ mức áp 0V, lúc này transistor 2SC1815 không dẫn điện, dòng nạp của tụ C1 (1000uF) qua R1 (10K) và diode zener 10.1V, khi điện áp trên tụ C1 lên đến khoảng 1.2V thì transistor dẫn điện, nó cấp dòng cho relay 12V đóng các tiếp điểm lá kim để cho nối loa vào mạch. Trong mạch người ta dùng 3 diode:

    * Diode ngang R1 dùng để tạo đường xả điện nhanh cho tụ C1 khi tắt máy.

    * Diode trên chân B của transistor dùng nâng cao mức ngưỡng kích dẫn transistor lên mức 1.2V.

    * Diode mắc ngang relay dùng dập mức áp nghịch, phản hồi do cuộn dây của relay.

3. IC ổn áp 3 chân, họ 78xx.

Sơ đồ mạch điện cho thấy cách dùng IC ổn áp 3 chân 7805. Chân IN cho nối vào đường nguồn 9V, có mức áp chưa ổn định, chân OUT cho ra mức áp 5V có độ ổn định tốt. Khi dùng IC ổn áp 78xx, Bạn nhớ ở ngả vào và ngả ra nên dùng loại tụ nhỏ 0.1uF để lọc bỏ nhiễu tần số cao nhiễm trên đường nguồn. Ở ngả ra có thể dùng Led chỉ thị với điện trở hạn dòng 220 Ohm. Nói chung đây là kiểu mạch ổn áp rất thông dụng. Khi Bạn muốn có nguồn ổn áp Bạn có thể dùng mạch ổn áp với IC ổn áp 3 chân, như 7805, 7809, 7812,...

Chú  ý: Khi nhìn thẳng vào IC, với kiểu chân TO220, chân bên trái là ngả vào (IN), chân bên phải là ngả ra (OUT) và chân giữa luôn cho nối masse. Nhưng với IC có kiểu chân là TO92 (loại có công suất nhỏ hơn) thì chân giữa cho nối masse, chân trái là OUT và chân bên phải là IN.

4. Transistor công suất MOSFET 2SK2956.

 2SK2956 là transistor MOSFET kênh N, trong trnaistor có diode trên chân DS để tránh điện áp nghịch phản hồi trên chân D. Trên chân GS có diode zener dùng cắt biên các tín hiệu có biên độ quá cao. Bên trên là bảng ghi đặc tính kỹ thuật của loại transistor này. 2SJ471 là transistor kênh P, hỗ bổ của 2SK2956.

5. Transistor công suất MOSFET 2SJ471.

2SJ471 là transistor MOSFET kênh P, nó là transistor hỗ bổ của 2SK2956. Nghĩa là 2 transistor này có các tham số kỹ thuật giống nhau, chúng chỉ khác là một đường dẫn điện là chất bản dẫn loại N và một là loại P.

 

Hình 7: Tìm hiểu cấu trúc của loại transistor MOSFET.

Hình 8: Trạng thái phân cực và dòng chảy trong transistor MOSFET kênh N và kênh P.

Ở đây các hình vẽ cho thấy tính phân cực và dòng điện chảy qua kênh dẫn điện.

* Với loại MOSFET kênh N, khi trên chân Gate chưa có tích điện tích âm, thì trong kênh dẫn N chưa hình thành đường hầm dẫn điện. Lúc này Bạn đo Ohm trên chân DS kim sẽ không lên. Chỉ khi trên chân Gate có tích điện tích âm, lúc đó nó tạo ra rất nhiều lỗ (tương đương điện tích dương) trong kênh N (Bạn xem hình), nhờ có đường hầm này nối thông giếng chân S và chân D nên lúc này chân DS sẽ dẫn điện và nó cho dòng điện chảy qua.

* Ngược lại, với loại MOSFET kênh P thì chỉ khi trên chân Gate có tích điện tích dương, lúc đó giữa hai giếng S và D mới hình thành đường hầm với nhiều diện tử tự do (Bạn xem hình), lúc này transistor mới dẫn điện và cho dòng điện chảy qua kênh.

Vậy, chỉ khi cực Gate của transistor MOSFET kênh N có mức áp thấp hơn chân S thì lúc đó nó mới dẫn điện. Và ngược lại khi cực Gate của transistor MOSFET kênh P có mức áp cao hơn chân S thì lúc đó nó mới dẫn điện.

Hình 9: Nguyên lý làm việc của tầng công suất kéo đẩy.

Hình vẽ cho thấy, người ta dùng 2 transistor MOSFET hỗ bổ để làm cầu kéo đẩy, lúc chân Gate ở mức áp thấp  (L., Low) thì transistor MOSFET kênh N dẫn điện (hình bên tay trái) và lúc mức áp của tín hiệu trên chân Gate lên cao (H, High)  thì đến transistor MOSFET kênh P dẫn điện (hình bên tay phải). Điều này sẽ tạo ra dòng điện luôn đổi chiều cho chảy qua cuộn sơ cấp của biến áp và với hiện tượng cảm ứng điện từ của biến áp, lúc này trên cuộn thứ cấp quấn nhiều vòng hơn sẽ cho ra mức áp volt cao.

Hình 10: Hình chụp hộp đảo điện DC ra AC.

Bạn xem các hình chụp cho thấy cấu trúc thật của hộp đảo điện, dùng chuyển đổi dạng điện DC ở mức Volt thấp ra dạng điện AC ở mức Volt cao.

Ghi nhận của người biên soạn:

Trong thời gian trước đây có nhiều Bạn muốn làm hộp đổi điện này, sau khi được tôi giới thệu về thực hành đều có kết quả gần đúng thiết kế, nghĩa là có công suất danh định gần 50Watt. Thật ra công suất còn tùy thuộc vào kích thước máy biến áp và khả năng cấp dòng của nguồn ắc-qui. Vấn đề còn lại với các Bạn chưa quen tự quấn biến áp là các thông số ở cuộn sơ cấp và ở cuộn thứ cấp. Theo chúng tôi, Bạn có thể dùng thực nghiệm để từ từ xác định các thông số của máy biến áp, khởi đầu thử quấn:

* Cuộn sơ cấp 15 vòng x 2, cở dây 2mm.

* Cuốn thứ quấn khoảng 330 vòng, cở dây 0.4mm.

Sau khi quấn xong đưa vào mạch để thử, dùng tải là một bóng đèn tim 220V, 40W để kiểm tra hiệu suất của mạch. Nếu hiệu suất khoảng 70% là tốt. Nếu kết quả chưa như ý thì thử điều chỉnh lại số vòng quấn của các cuộn dây. Muốn có mức volt AC ra cao thì tăng số vòng quấn ở cuộn thứ cấp.

Nếu có nhu cầu, Bạn hãy thử xem!

* Công suất của biến áp tùy ở kích cở lớn nhỏ của biến áp , hay biến áp nặng hay nhẹ.

* Số Volt lấy ra trên các cuộn dây tùy ở số vòng quấn của các cuộn dây.

* Cường độ dòng điện lấy ra trên các cuộn dây, tùy ở kích cở dây đồng.

Read More

Loadcell là gì ?

LOADCELL ĐƯỢC SẢN XUẤT NHƯ THẾ NÀO ?

Những loadcell đã được sử dụng trong nhiều lĩnh vực cân đo trong nhiều thập kỷ nay, và có thể cung cấp các kết quả rất chính xác. Quá trình sản xuất loadcell đòi hỏi nhiều công đoạn. Sau đây là một số bước giúp quý khách hàng có thể hình dung được loadcell được sản xuất như thế nào

1. Gia công và làm sạch thân loadcell:

Gia công thân loadcell với một hình dạng phức tạp để tối ưu các vị trí biến dạng để dán các điện trở strain gauge

Kiểm soát độ nhám bề mặt các vị trí dán strain gauge trên thân loadcell thông qua đánh bóng bề mặt để đảm bảo các bề mặt thô nhám được loại bỏ, mục đích là tăng cường độ kết dính của strain gauge với thân loadcell.

2. Nhúng keo và dán các tấm strain gauge lên thân loadcell:

Sau khi được làm sạch bề mặt, thân loadcell và các strain gauge được phủ bằng một lớp keo dính. Các strain gauge này sau đó được dán lên thân loadcell.

      

3. Tăng cường sự kết dính giữa tầm strain gauge và thân loadcell:

Một khuôn ép được sử dụng để tạo áp lực giữa các strain gauge với thân loadcell. Khuôn được đặt trong một nhiệt độ cao để tăng cường tác dụng kết dính của lớp keo dính. 

      

4. Hiệu chỉnh tải trọng các vị trí khác nhau của loadcell:

Loadcell được gắn vào một khung bàn cân. Thân loadcell mài giũa, điều chỉnh cho đến khi số hiển thị là giống nhau khi có cùng 1 tải trọng đặt lên bất kì góc bàn cân nào.

5. Kiểm tra tín hiệu loadcell theo nhiệt độ thay đổi:

Loadcell được đặt trong một buồng kín và nhiệt độ xung quanh được điều chỉnh trong 1 phạm vi nhất định, điện áp tín hiệu ngõ ra của loadcell được đo ở nhiệt độ thấp và nhiệt độ cao. Nếu kết quả tín hiệu ngõ ra của loadcell không đạt yêu cầu kĩ thuật, một điện trở bù trừ nhiệt độ sẽ được tích hợp vào mạch cầu straingauge.

6. Phủ silicon bảo vệ:

Bề mặt dán các strangauge và mạch điện trở của loadcell sẽ được phủ một lớp silicon đặc biệt bảo vệ straingauge, mạch điện trở và hệ thống dây điện từ khỏi tác động của độ ẩm môi trường.

Như bạn có thể thấy quá trình sản xuất loadcell khá phức tạp và đòi hỏi các yêu cầu kĩ thuật khắt khe trong quá trình sản xuất loadcell.

Tuy nhiên, nếu quá trình sản xuất loadcell được thực hiện đúng và đạt các yêu cầu kĩ thuật, các loadcell sử dụng strain gauge có thể cung cấp độ chính xác là + / - 0,02% ở mức tải lớn nhất và có khả năng đáp ứng với sự  thay đổi nhiệt độ từ -10C đến 40C. Độ chính xác cũng không bị ảnh hưởng khi đặt ngẫu nhiên tải trọng lên bất kì vị trí nào của khung bàn cân.

Strain gauge là gì?

Strain gauge là thành phần cấu tạo chính của loadcell, nó bao gồm một sợi dây kim loại mảnh đặt trên một tấm cách điện đàn hồi.

Để tăng chiều dài của dây điện trở strain gauge, người ta đặt chúng theo hình ziczac, mục đích là để tăng độ biến dạng khi bị lực tác dụng qua đó tăng độ chính xác của thiết bị cảm biến sử dụng strain gauge.


R= Điện trở strain gauge (Ohm)
L  = Chiều dài của sợi kim loại strain gauge (m)
A  =  Tiết diện của sợi kim loại strain gauge (m2)
r=  Điện trở suất vật liệu của sợi kim loại strain gauge
Khi dây kim loại bị lực tác động sẽ thay đổi điện trở
Khi dây bị lực nén, chiều dài strain gauge giảm, điện trở sẽ giảm xuống.
Khi dây bi kéo dãn, chiều dài strain gauge tăng, điện trở sẽ tăng lên
Điện trở thay đổi tỷ lệ với lực tác động.

Hầu hết các nhà sản xuất strain gauge cung cấp nhiều loại strain gauge khác nhau để phù hợp với các sản phẩm loadcell khác nhau, các ứng dụng trong nghiên cứu và công nghiệp dự án khác nhau.

Họ cũng cung cấp tất cả các phụ kiện cần thiết bao gồm công cụ chuẩn bị, vật liệu, chất kết dính liên kết, cáp, ...

Công việc gắn kết các strain gauge đòi hỏi kỹ năng, sự tỉ mỉ, cẩn thận và các khóa đào tạo kỹ năng này được cung cấp bởi một số nhà cung cấp nhất định.

TÌM HIỂU VỀ LOADCELL SỐ

1. Loadcell số (digital loadcell) là gì ?

Với các loại loadcell xuất tín hiệu tương tự (còn gọi là analog loadcell), việc chuyển đổi từ tín hiệu analog chuyển thành tín hiệu số (A/D) được thực hiện bởi bộ chỉ thị indicator. Còn đối với loadcell số (digital loadcell), quá trình chuyển đổi từ tín hiệu analog chuyển thành tín hiệu số (A/D) được thực hiện trong chính bản thân loadcell. Sau quá trình xử lý và chuyển đổi một cách chính xác, một tín hiệu số (digital signal) sẽ được đưa về bộ chỉ thị cân điện tử số (digital indicator).

2. Tín hiệu từ loadcell số (digital loadcell) và tín hiệu từ loadcell tương tự (analog loadcell) khác nhau thế nào ?

Tín hiệu từ loadcell số (digital loadcell) truyền về bộ chỉ thị là dạng số, trong khi tín hiệu từ loadcell tương tự (analog loadcell) truyền về bộ chỉ thị là dạng điện áp.

Với loadcell tương tự (analog loadcell), tín hiệu ngõ ra của loadcell phụ thuộc vào điện áp nguồn cấp cho loadcell (chính là điện áp được cung cấp bởi bộ chỉ thị). Ví dụ với loadcell capacity là 10t và thông số ngõ ra là 2mV/V, khi đặt lên loadcell 1 tải trọng là 10t, nếu điện áp cung cấp cho loadcell là 10V thì tín hiệu ngõ ra của loadcell đạt 20 mV (2 mV x 10V) còn nếu điện áp cung cấp cho loadcell là 8V thì tín hiệu ngõ ra của loadcell chỉ đạt 16 mV (2 mV x 8V).

Với loadcell số (digital loadcell), tín hiệu ngõ ra của loadcell là dạng số nên không phụ thuộc vào điện áp nguồn cấp cho loadcell. Ví dụ với loadcell số (digital loadcell) có capacity là 10t, khi đặt lên loadcell 1 tải trọng là 10t, thì tín hiệu ngõ ra luôn là 10.000 cho dù điện áp cung cấp cho loadcell có là 10V hay 8V đi nữa.

3. Tín hiệu số là gì ?

Với loadcell số (digital loadcell), tín hiệu ngõ ra của loadcell là dữ liệu dạng số và được truyền về bộ chỉ thị thông qua các cổng giao tiếp nối tiếp (serial communication ) ví dụ như RS485, phương thức giao tiếp Modbus-RTU. Với tín hiệu số (digital signal), bên cạnh dữ liệu về tải trọng (dữ liệu đo lường), ta có thể thu được dữ liệu quá tải của loadcell, tên của nhà sản xuất, loại máy, và số serial … những việc này loadcell tương tự (analog loadcell) không thể làm được.

4. Loadcell số (digital loadcell) có tương thích với nhau không ?

Khả năng tương thích của loadcell số (digital loadcell) kém hơn loadcell tương tự (analog loadcell).

Với loadcell tương tự (analog loadcell) và bộ chỉ thị từ các nhà sản xuất khác nhau có thể sử dụng kết hợp lẫn nhau một cách tự do. Với loadcell số (digital loadcell) và bộ chỉ thị số, hầu hết các khách hàng được khuyến cáo rằng các loadcell số (digital loadcell) và bộ chỉ thị số của cùng một nhà sản xuất được sử dụng lắp đặt với nhau.

Với loadcell số (digital loadcell), ngoài các giá trị cơ bản trong chuỗi dữ liệu mà loadcell số (digital loadcell) truyền về bộ chỉ thị, mỗi nhà sản xuất có thể thêm vào các thông tin của riêng họ. Do đó, nếu kết hợp loadcell số (digital loadcell) và bộ chỉ thị từ các nhà sản xuất khác nhau có thể gây ra các vấn đề về truyền nhận dữ liệu. Hơn nữa, điện áp cung cấp cho các loadcell số (digital loadcell) khác nhau tùy theo nhà sản xuất nên phải thận trọng khi sử dụng thiết bị từ các công ty khác. Vì thế nên chọn loadcell số (digital loadcell) và bộ chỉ thị của cùng 1 nhà sản xuất.

Tuy nhiên, khả năng loadcell số (digital loadcell) và bộ chỉ thị số của 2 nhà sản xuất khác nhau vẫn có thể sử dụng với nhau nhưng rất hiếm – ví dụ loadcell số (digital loadcell) của Zemic có thể dùng chung với bộ chỉ thị số của Yaohua.

5. Có vấn đề sai số do dây dẫn không?

Với loadcell tương tự (analog loadcell), các vấn đề về dây loadcell (bị oxy hóa, bị lỏng mối nối, bị ẩm ướt …) có thể làm giảm điện áp cung cấp hoặc làm thay đổi điện áp truyền từ loadcell về bộ chỉ thị. Do tín hiệu xuất ra củ loadcell tương tự (analog loadcell) là dạng điện áp nên các vấn đề về dây loadcell trên có thể gây ra sai số.

Với loadcell số (digital loadcell), tín hiệu xuất ra là dạng số nên các vấn đề như trên không gây ra sai số, hơn nữa các nhà sản xuất cũng có giải pháp để ngăn chặn sự suy giảm tín hiệu số truyền về bộ chỉ thị do hệ thống dây tín hiệu của từng loadcell, đảm bảo sự ổn định làm việc của cả hệ thống cân.

6. Dây cáp nào sử dụng cho loadcell số (digital loadcell) ?

Dây cáp loadcell tương tự (analog loadcell) không sử dụng được cho loadcell số (digital loadcell).

Những loại cáp này không được thiết kế để sử dụng truyền nhận tín hiệu giao tiếp nối tiếp (serial communication ) RS485. Các loadcell số (digital loadcell) sử dụng 1 cặp dây cáp bọc kim đôi che (giao tiếp song với 4 dây) để sử dụng trong giao tiếp dữ liệu nối tiếp.

Với các loại loadcell số (digital loadcell), tín hiệu cân được truyền dẫn theo 1 cáp bọc kim và nguồn cấp cho loadcell số (digital loadcell) được truyền dẫn theo cáp bọc kim khác. Nếu như cáp quá dài, người ta phải kiểm tra xem có giảm điện áp do dây cáp dài hay không để đảm bảo điện áp quy định được cung cấp cho các loadcell số (digital loadcell).

7. Sự khác nhau trong phương pháp hiệu chỉnh các góc của hệ thống cân sử dụng loadcell tương tự (analog loadcell) và loadcell số (digital loadcell) ?

Khi kết hợp 1 số loadcell tương tự (analog loadcell) để lắp đặt thành 1 hệ thống cân, điệp áp cung cấp và tín hiệu trả về của các loadcell tương tự (analog loadcell) được điều chỉnh bằng nhau thông qua các biến trở trong hộp nối tín hiệu (junction box). Nói chung, sai số giữa các góc của hệ thống cân được điều chỉnh bằng các biến trở trong hộp nối tín hiệu (junction box).

Đối với loadcell số (digital loadcell), việc điều chỉnh này được thực hiện nhờ bộ chỉ thị, chỉ cần đặt tải trọng từng vị trí loadcell và khai báo giá trị trên bộ chỉ thị, do đó tiết kiệm thời gian hiệu chỉnh và thuận lợi rất nhiều so với loadcell tương tự (analog loadcell).

8. Có dễ dàng phát hiện các loadcell số (digital loadcell) bị hư hỏng ?

Với loadcell tương tự (analog loadcell), việc phát hiện và kiểm tra loadcell hư hỏng khá phức tạp, nó đòi hỏi kĩ thuật viên phải có trình độ nhất định cùng với các dụng cụ chuyên dùng. Tuy nhiên, việc phát hiện và kiểm tra loadcell hư hỏng thì dễ dàng với loadcell số (digital loadcell) do tín hiệu của mỗi loadcell số (digital loadcell) không trùng nhau.

Bởi vì mỗi loadcell số (digital loadcell) có tín hiệu đầu ra riêng của mình và các loadcell được “đánh số” bởi bộ chỉ thị. Do đó bộ chỉ thị dễ dàng xác định bất kì vấn đề trục trặc của bất kì loadcell số (digital loadcell) nào nếu như có một loadcell số (digital loadcell) không gửi tín hiệu về bộ chỉ thị. Kĩ thuật viên không cần kiểm tra và cũng không cần dụng cụ hay thiết bị gì.

9. Kết nối loadcell số (digital loadcell) với bộ chỉ thị có giống loadcell tương tự (analog loadcell) không ?

Khi kết hợp 1 số loadcell tương tự (analog loadcell) để lắp đặt thành 1 hệ thống cân, các loadcell được nối với 1 hộp nối tín hiệu (junction box) và ngõ ra của hộp nối sẽ kết nối với bộ chỉ thị.

Với loadcell số (digital loadcell) đời cũ thì việc kết nối các loadcell số (digital loadcell) với bộ chỉ thị cũng sử dụng 1 hộp nối (junction box) chuyên dùng cho loadcell số (digital loadcell) trước khi kết nối về bộ chỉ thị.

Ngày nay, sự phát triển dòng loadcell số (digital loadcell) mới cho phép các loadcell kết nối nối tiếp nhau và loadcell cuối cùng trong chuỗi sẽ kết nối với bộ chỉ thị. Với các dòng loadcell số (digital loadcell) mới này thì hộp nối (junction box) là không cần thiết.

Read More

CÁC THÔNG SỐ IP TRÊN SẢN PHẨM CÓ Ý NGHĨA GÌ

Cấp bảo vệ IP (IP54, IP55, IP64, IP65) là gì?   IP được định nghĩa bởi IEC, quy định mức độ bảo vệ của thiết bị điện từ bụi và nước. Ví dụ IP54, IP55, IP64, IP65 CẤP BẢO VỆ IP (INTERNATIONAL PROTECTION) ỨNG DỤNG Ở ĐÂU Nếu bạn thường xuyên thực hiện việc

Cấp bảo vệ IP (IP54, IP55, IP64, IP65) là gì?

IP được định nghĩa bởi IEC, quy định mức độ bảo vệ của thiết bị điện từ bụi và nước. Ví dụ IP54, IP55, IP64, IP65

CẤP BẢO VỆ IP (INTERNATIONAL PROTECTION) ỨNG DỤNG Ở ĐÂU

Nếu bạn thường xuyên thực hiện việc bốc dự toán cho 1 công trình, sẽ có những thiết bị yêu cầu độ bảo vệ IP54 chẳng hạn. Nhưng bạn tìm ngoài thị trường chỉ có loại có IP55. Vậy có thể thay thế được không?

Nếu bạn là nhà sản xuất tủ bảng điện, chủ đầu tư yêu cầu bạn sản xuất tủ cho họ đạt tiêu chuẩn IP44 chẳng hạn. Nếu bạn không hiểu IP44 đòi hỏi gì thì bạn sẽ không dám nhận đặt hàng.

Hiểu biết về cấp bảo vệ IP sẽ giúp bạn giải quyết tốt 2 vấn đề trên

CẤU TRÚC, Ý NGHĨA CỦA IP54

Cấu trúc của cấp bảo vệ IP ví dụ IP54 gồm: IP và 2 chữ số. Chữ số thứ nhất (5) nói lên độ bảo vệ chống bụi thâm nhập, chữ số thứ 2 (4) nói lên độ bảo vệ chống sự thâm nhập từ nước.

Ý NGHĨA SỐ THỨ NHẤT : MỨC ĐỘ CHỐNG BỤI

1 Cho biết để ngăn chặn sự xâm nhập của các vật thể rắn lớn hơn 50mm.  Bảo vệ từ đối tượng (chẳng hạn như bàn tay) chạm vào các bộ phận đèn do ngẫu nhiên. Ngăn chặn các vật có kích thước (có đường kính) lớn hơn 50mm.

2 Cho biết có thể ngăn chặn cuộc xâm nhập của các đối tượng có kích thước trung bình lớn hơn 12mm. Ngăn chặn sự xâm nhập của ngón tay và các đối tượng khác với kích thước trung bình (đường kính lớn hơn 12mm, chiều dài lớn hơn 80mm).

3 Cho biết để ngăn chặn cuộc xâm nhập của các đối tượng rắn lớn hơn 2.5mm. Ngăn chặn các đối tượng (như công cụ, các loại dây hoặc tương tự) có đường kính hoặc độ dày lớn hơn 2,5 mm để chạm vào các bộ phận bên trong của đèn.

4 Cho biết để ngăn chặn sự xâm nhập của các vật rắn lớn hơn 1.0mm. Ngăn chặn các đối tượng (công cụ, dây hoặc tương tự) với đường kính hoặc độ dày lớn hơn 1.0mm chạm vào bên trong của đèn.

5 Chỉ ra bảo vệ bụi. Ngăn chặn sự xâm nhập hoàn toàn của vật rắn, nó không thể ngăn chặn sự xâm nhập bụi hoàn toàn, nhưng bụi xâm nhập không ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của thiết bị.

6 Chỉ ra bảo vệ bụi hoàn toàn. Ngăn chặn sự xâm nhập của các đối tượng và bụi hoàn toàn.

Ý NGHĨA SỐ THỨ HAI : MỨC ĐỘ CHỐNG NƯỚC

0 Cho biết không có bảo vệ.

1 Chỉ ngăn chặn sự xâm nhập của nước nhỏ giọt. Nước giọt thẳng đứng (như mưa, không kèm theo gió) không ảnh hưởng đến hoạt động của thiết bị.

2 Chỉ ngăn chặn được sự xâm nhập của nước ở góc nghiêng 15 độ. Hoặc khi thiết bị được nghiêng 15 độ, nước nhỏ giọt thẳng đứng sẽ không gây ra tác hại nào.

3 Cho biết có thể ngăn chặn sự xâm nhập của tia nước nhỏ, nhẹ. Thiết bị có thể chịu được các tia nước, vòi nước sinh hoạt ở góc nhỏ hơn 60 độ (Cụ thể như mưa kèm theo gió mạnh)

4 Cho biết để ngăn chặn sự xâm nhập của nước từ vòi phun ở tất cả các hướng. 

5 Cho biết để ngăn chặn sự xâm nhập của nước vòi phun áp lực lớn ở tất cả các hướng.

6 Cho biết có thể chống sự xâm nhập của những con sóng lớn. Thiết bị có thể lắp trên boong tàu, và có thể chịu được những con sóng lớn.

7 Cho biết có thể ngâm thiết bị trong nước trong 1 thời gian ngắn ở áp lực nước nhỏ.

8 Cho biết thiết bị có thể hoạt động bình thường khi ngâm lâu trong nước ở 1 áp suất nước nhất định nào đó, và đảm bảo rằng không có hại do nước gây ra.

Read More

CẢM BIẾN CHUYỂN ĐỘNG LÀ GÌ , PIR MOTION LÀ GÌ

Các loadcell là những cảm biến lực (khối lượng, mô-men xoắn, ...).

Khi lực được tác dụng lên một loadcell, loadcell sẽ chuyển đổi lực tác dụng thành tín hiệu điện. Các loadcell cũng được biết đến như là "đầu dò tải" (load transducer) bởi vì nó cũng có thể chuyển đổi một tải trọng (lực tác dụng) thành tín hiệu điện.

Trong từ điển, một loadcell được định nghĩa như là một "thiết bị đo lường trọng lượng cần thiết để cân điện tử hiển thị trọng lượng thành con số".

Tín hiệu điện tử ngõ ra của loadcell có thể là một sự thay đổi điện áp, thay đổi tín hiệu dòng, tín hiệu số hoặc thay đổi tần số tùy thuộc vào loại loadcell và mạch sử dụng, phổ biến nhất là loadcell thay đổi điện áp.

Các loadcell có thể sử dụng điện trở (strain gauge), điện dung, kỹ thuật bù lực điện từ. Phổ biến nhất là các loadcell có sẵn dựa trên nguyên tắc thay đổi điện trở để đáp ứng với một tải áp dụng. Vì thế ở đây, ta sẽ nói về loadcell sử dụng điện trở (strain gauge)

Các thành phần của một loadcell

Một loadcell thường bao gồm các strain gauges được dán vào bề mặt của thân loadcell. Xem bài Strain gauge là gì ?

Thân loadcell là một khối kim loại đàn hồi và tùy theo từng loại loadcell và mục đích sử dụng loadcell, thân loadcell được thiết kế có hình dạng đặc biệt khác nhau và chế tạo bằng vật liệu kim loại khác nhau (nhôm hợp kim, thép không gỉ, thép hợp kim).

Loadcell hoạt động như thế nào?

Cấu tạo chính của loadcell gồm các điện trở strain gauges R1, R2, R3, R4 kết nối thành 1 cầu điện trở Wheatstone như hình dưới và được dán vào bề mặt của thân loadcell.

Một điện áp kích thích được cung cấp cho ngõ vào loadcell (2 góc (1) và (4) của cầu điện trở Wheatstone) và điện áp tín hiệu ra được đo giữa hai góc
khác. 

Tại trạng thái cân bằng (trạng thái không tải), điện áp tín hiệu ra là số không hoặc gần bằng không khi bốn điện trở được gắn phù hợp về giá trị.

Đó là lý do tại sao cầu điện trở Wheatstone còn được gọi là một mạch cầu cân bằng.

Khi có tải trọng hoặc lực tác động lên thân loadcell làm cho thân loadcell bị biến dạng (giãn hoặc nén), điều đó dẫn tới sự thay đổi chiều dài và tiết diện của các sợi kim loại của điện trở strain gauges dán trên thân loadcell dẫn đến một sự thay đổi giá trị của các điện trở strain gauges. Sự thay đổi này dẫn tới sự thay đổi trong điện áp đầu ra.

Sự thay đổi điện áp này là rất nhỏ, do đó nó chỉ có thể được đo và chuyển thành số sau khi đi qua bộ khuếch đại của các bộ chỉ thị cân điện tử (đầu cân).

Loadcell bao gồm các loại cơ bản:

• Loadcell thanh (uốn đơn)
• Loadcell điểm đơn
• Loadcell uốn kép (loadcell bi)
• Loadcell trụ nén
• Loadcell chữ Z
• Loadcell trụ dẹp
• Loadcell số (digital loadcell)
• Loadcell cho các ứng dụng đặc biệt khác

Tuy nhiên, điều quan trọng là sử dụng các loadcell với mức cân và kết cấu phù hợp với vị trí mà nó sẽ được lắp đặt.

Ví dụ 1)

Các loadcell điểm đơn (single point loadcell) thường được sử dụng cho cân thông thường (vừa và nhỏ). Điểm đặt tải của các loadcellđiểm đơn (single point loadcell) được đặt ở tâm của mặt bàn cân.

Ví dụ 2)

Đối với các hệ thống cân công nghiệp như hệ thống cân bồn, hệ thống cân phễu, loadcell trụ đứng, module loadcell thường được sử dụng. Một loadcell hoặc nhiều loadcell có thể được sử dụng, nhưng nếu sử dụng nhiều loadcell, tải trọng được phân bố vào từng loadcell đều hơn nên độ chính xác sẽ cao hơn.

 Ví dụ 3)

Loadcell chữ “S” thường được sử dụng cho các máy đo lực.

PIR là gì?   Nó là chữ viết tắt của Passive InfraRed sensor (PIR sensor), tức là bộ cảm biến thụ động dùng nguồn kích thích là tia hồng ngoại. Tia hồng ngoại (IR) chính là các tia nhiệt phát ra từ các vật thể nóng. Trong các cơ thể sống,

PIR là gì?

Nó là chữ viết tắt của Passive InfraRed sensor (PIR sensor), tức là bộ cảm biến thụ động dùng nguồn kích thích là tia hồng ngoại. Tia hồng ngoại (IR) chính là các tia nhiệt phát ra từ các vật thể nóng. Trong các cơ thể sống, trong chúng ta luôn có thân nhiệt (thông thường là ở 37 độ C), và từ cơ thể chúng ta sẽ luôn phát ra các tia nhiệt, hay  còn gọi là các tia hồng ngoại, người ta sẽ dùng một tế bào điện để chuyển đổi tia nhiệt ra dạng tín hiệu điện và nhờ đó mà có thể làm ra cảm biến phát hiện các vật thể nóng đang chuyển động. Cảm biến này gọi là thụ động vì nó không dùng nguồn nhiệt tự phát (làm nguồn tích cực, hay chủ động) mà chỉ phụ thuộc vào các nguồn tha nhiệt, đó là thân nhiệt của các thực thể khác, như con người con vật...

Trên đây là  đầu dò PIR, loại bên trong gắn 2 cảm biến tia nhiệt, nó có 3 chân ra, một chân nối masse, một chân nối với nguồn volt DC, mức áp làm việc có thể từ 3 đến 15V. Góc dò lớn. Để tăng độ nhậy cho đầu dò, Bạn dùng kính Fresnel, nó được thiết kế cho loại đầu có 2 cảm biến, góc dò lớn, có tác dụng ngăn tia tử ngoại.

Nguyên lý làm việc của loại đầu dò PIR như hình sau:

Các nguồn nhiệt (với người và con vật là nguồn thân nhiệt) đều phát ra tia hồng ngoại, qua kính Fresnel, qua kích lọc lấy tia hồng ngoại, nó được cho tiêu tụ trên 2 cảm biến hồng ngoại gắn trong đầu dò, và tạo ra điện áp được khuếch đại với transistor FET. Khi có một vật nóng đi ngang qua, từ 2 cảm biến này sẽ cho xuất hiện 2 tín hiệu và tín hiệu này sẽ được khuếch đại để có biên độ đủ cao và đưa vào mạch so áp để tác động vào một thiết bị điều khiển hay báo động.

Read More